C++学习笔记

1、inline 关键字

• 使用内联函数可以节省运行时间，因为编译的时候，内联函数相当于直接把代码copy到调用处，可以节省函数调用的堆栈开销。
• 一般只将规模很小，使用频繁的函数生命为内联函数，从代码整洁角度来说，这是很合理的(但是真正的原因是？)。
• 内联函数不能包含复杂的控制语句。
• 类的成员函数也可以指定为内联函数。

2、 通过引用变量访问对象中的成员

• 引用变量相当于为一个变量起别名，有时候他的功效和指针很像，底层是怎么实现的有待探讨。

3、构造函数的规则

• 构造函数不需要用户调用，而是在建立对象时候自动调用(注意，这个在对象没有初始值的时候，是不会调用的，这个说话有误。)
• 构造函数的名字必须和类名字相同，而不能有用户任意命名
• 构造函数不具有任何类型，不返回任何值
• 构造函数的功能有用户定义的，用户根据初始化的要求设计函数体和函数参数
• 带默认参数的构造函数，会和默认构造函数产生歧义，比如 student(); 和 student(int age = 0); 会导致编译错误。 正确的写法为
  正确的写法：

    student();
    student(int);   // 不带默认参数

4、关于释构函数的注意点

• 释构函数不返回任何值，没有函数类型，也没有函数参数
• 释构函数不能被重载，一个类可以有多个构造函数，但是只能有一个释构函数
• 释构函数的作用并不仅限于释放资源，它还可以被用来执行”用户希望在最后一次使用对象之后所执行的任何操作“
• 如果用户没有定义释构函数，C++编译系统会自动生成一个释构函数

5、const关键字的作用

常对象

• 用const修饰的对象，里面的所有成员变量不能被修改

• 凡是希望数据成员不被修改的对象，都可以声明为常对象，声明方法： const object(0) 或者 object const(0);

• 常对象成员变量必须有初始值，否则编译报错。

指向对象的常指针

• 将指针变量声明为const类型，其指针的值不能改变

• 一般定义方式为 object * const abc;

• object a(0) , b(0) ; object * const pt = &a; pt = &b; //错误

指向常变量的指针变量

• const object * a / object const * a;

• 如果一个变量已被声明为常变量/对象，只能用指向常变量/对象的指针指向它，而不能用指向非

• 指向常变量的指针变量可以指向未被声明为const的变量，但不能通过此指针变量改变该变量的值。

• 指向常对象的指针最常用于函数的形参，以保护形参指针所指向的对象在函数执行过程中不被修改。

void doSomething1(const Test *p1)
{
p1->setX(5); //非法！
p1->printxy( );
}

| 数据成员 | 非const成员函数 | const 成员函数 |
| --- | --- || --- |
| 非const数据成员 | 可引用，可改变值 | 可引用，不可改变值
| const数据成员 | 可引用，不可改变值 | 可引用，不可改变值
| const对象数据成员 | 不可引用，不可改变值 | 不可引用，不可改变值

6、对象的赋值和复制

• 同类对象之前可以互相赋值
• 对象赋值的一般形式为 obj1 = obj2
• 对象赋值的实现原理是赋值运算符的重载

7、对象的复制

• 用已有的对象克隆出一个新对象
• 其一般形式为 类名 对象2(对象1);
• 原理是编译系统提供默认复制构造函数
• C++的所有类型都实现了复制构造函数，基本类型也是，比如 int a(5)，调用int的赋值构造函数，把参数5传入生成一个int 类型。
• 当函数参数为类对象的时候，调用函数时，实参赋值给形参会调用对象的复制构造函来生成一个实参的拷贝
• 当函数返回值为对象时，在函数调用完毕，会复制一个对象返回给调用处

复制构造函数：

Object::Object(const Object& b){
    a = b.a
}

8、友元

友元函数

• 如果在本类以外其他地方定义的函数，在类体中用friend进行声明，此函数成为本类的友元函数，该函数可以访问类的私有成员变量。
• 友元函数可以属于不是任何类的非成员函数，也可以是其他类的成员函数。
• 一个函数(普通函数和成员函数)可以声明为多个类的友元函数，这样就可以访问多个类的私有数据。

友元类

• 如何一个类中声明了其他类为友元类，那么其他类就可以随意反问这个类的私有数据。
• 一般情况下不需要用到友元类，虽然友元类有助于数据共享，但是严重影响了类的封装性，不利于信息隐藏，大多数问题用友元函数就能解决。

9、运算符重载

运算符重载的意义

• 通过运算符重载，扩大C++已有运算符的作用，使用运算符可以作用于类
• 使用运算符重载技术，能使程序易于编写，阅读和维护
• 运算符被重载后，其原有的功能依然保留，没有丧失或改变
• 运算符重载实质是函数的重载

运算符重载的实现方法

对象+法运算符重载
成员函数实现 
// 写法一
object object::operator+(object & obj2){
    object obj3;
    obj3.a = obj2.a;
    return obj3;
}

// 写法二
object object::operator+(object & obj2){
    // 直接调用构造函数返回
    return object(obj2.a);
}


非成员函数实现方案
object operator+(object & obj1, object & obj2){
    // 直接调用构造函数返回
    return object(obj1.a + obj2.a);
}

运算符重载的规则

• 不允许创造新的运算符，只能对已有C++的运算符进行重载
• C++ 不允许的重载运算符有5个分别是：

成员运算符.
成员指针访问运算符.*
作用域运算符::
sizeof
条件运算符?:

• 重载不能改变运算符运算对象(就是不能改变运算符的操作数)
• 重载不能改变运算符的优先级
• 重载不能改变运算符的结合性
• 重载的运算符的函数不能带有默认参数
• 重载的运算符必需和用户定义的自定义类型对象一起使用，参数至少有一个是类对象或其引用

10、类(继承类)访问权限

• 访问权限不影响类的内存布局
• struct 成员变量和继承方式默认都是public
• class 成员变量和继承方式默认都是private
• 如果成员变量和继承方式同时都有访问权限限制，则遵从最小访问权限原则，比如类继承是protected,但是成员变量是private，那么最终这个成员变量的权限还是private

| * |public | protected | private |
| --- | --- || --- | --- |
| 同一个类 | YES | YES | YES |
| 派生类 | YES | YES | NO |
| 外部类 | YES | NO | NO |

11、匿名函数——lambda表达式

• 声明Lambda 表达式

[capture list] (params list) mutable exception -> return type { function body}
各项具体含义
1. capture list 捕获外部变量列表
2. params list 形参列表
3. mutable 指示符，用于说明是否可以修改捕获的变量
4. exception 异常设定
5. return type 返回类型
6. function body 函数体

// 实例
int a0 = 1;
int b0 = 2;
auto funcs = [=, &b0](int c)->int {return b0 += a0 + c;};
int ress = funcs(6);

12、命名空间

• 为了解决C++标准库中的标识符与程序 中的全局标识符之间以及不同库中的 标识符之间的同名冲突，标准C++库的 所有的标识符都定义在一个名为std的 命名空间中。
• C++有一个默认的命名空间，为全局命名空间为::
• 命名空间是ANSI C++引入的可以由用户命名的作用域，用来处理程序中常见的同名冲突。
• 同名字的命名空间会在编译过程中进行合并

13、有继承关系的构造函数调用

• 子类会默认调用父类的无参构造函数
• 如果子类的构造函数显示地调用了父类的有参构造函数，就不会再去调用默认构造函数
• 如果父类缺少无参构造函数，子类的构造函数必须显示地调用父类的有参构造函数

14、多态

静态多态

• 函数重载和运算符重载实现的多态性属于静态多态性
• 在程序编译时系统就能决定调用的是哪个函数，因此，又称编译时的多态性
• 静态多态性是通过函数的重载实现的(运算符重载实质上也是函数重载)

动态多态

动态多态性是在程序运行过程中才动态地确定操作所针对的对象，动态多态性又称运行时的多态性

• C++默认没有实现动态多态，只会根据指针类型去调用对应的函数。
• C++的动态多态通过virtual 函数来实现
• 如果父类的函数是虚函数，子类重写该函数也是虚函数
• 调用new object 和 new object() 是有区别的，后者会把成员变量初始化为0。

15、C++类型转换

• 在C++中某些标准类型的数据之间可以自动转换
• 隐式类型转换由C++编译系统自动完成的，用户不需要干预

int i  = 6;
i = 7.5 + i;

• 强制(显式)类型转换是指在程序中将一中类型数据明确转换成另一指定的类型

const_cast

• 一般用于去除const属性，将const转换成非const,比如

const Object obj1 = new Obejct();
Object * obj2 = static_cast<Object>(obj1);

const Person * pp1 = new Person();
//    pp1->age = 10; // error 因为是const 对象
Person * pp2 = const_cast<Person *>(pp1) ;
pp2->display();
pp2->age = 20;
pp2->display();

dynamic_cast

• 一般用于多态类型的转换，有运行时安全检测。如果指针转换的时候，子类指针类型可以转换成父类，但是父类不能转换成子类。

class Person{
    virtual do();
};
class Student:public Person {
};
class Other{
};

Person * aa = new Person();
Person * bb = new Student();

Student * stu1 = dynamic_cast<Student*>(aa);// 返回为NULL
Student * stu2 = dynamic_cast<Student*>(bb);

Other * oth1 = dynamic_cast<Other*>(stu2); // 返回为NULL

//返回为NULL 证明类型转换失败

reinterpret_cast

• 属于比较底层的强制转换，没有任何类型检查和格式转换，仅仅是简单的二进制数据拷贝
• 可以交叉转换,可以将指针和整数互相转换

16、模板

• C++中利用模板来实现泛型
• 所谓的泛型，是一种将类型参数化以达到代码复用的技术
• 模板的使用格式如下

template <typename\class T>
typename和class是等价的

• 模板没有被使用时，是不会被实例化出来的
• 模板的声明和实现如果分离到.h和.cpp中，会导致链接错误，所以一般将模板的声明和实现统一放到一个.hpp文件中

17、智能指针

传统的指针需要手动管理内存，非常容易导致内存泄露和野指针等问题，针对这一问题，C++采用了智能指针的方案来解决。

auto_ptr

• auto_ptr 属于C++98标准，在C++11 已经不推荐使用(有缺陷，比如不能用于数组)
• auto_ptr对象生命周期结束时，其析构函数会将auto_ptr对象拥有的动态内存自动释放
• 一块动态内存只能被一个auto_ptr 对象持有。

shared_ptr

• 被shared_ptr持有的对象会产生强引用，一个shared_ptr产生一个强引用计数
• 可以通过shared_ptr的use_count 属性查看被引用对象的强引用计算器
• 当有一个新的shared_ptr指向对象时，对象的强引用计数就会+1
• 当有一个shared_ptr销毁时，对象的强引用计算就会-1
• 当一个对象的强引用计算为0是（没有任何shared_ptr指向对象时），对象就会自动销毁（调用释构）
• shared_ptr 会产生循环引用的问题，可以通过weak_ptr解决循环引用的问题

unique_ptr

• unique_ptr也会对对象产生强引用，但是它可以确保同一时间只有一个指针指向对象
• 当unique_ptr销毁时（作用域结束时），其指向的对象也就自动销毁
• 可以使用std::move 函数转移unique_ptr的所有权

unique_ptr<Object>ptr1(new Object());
unique_ptr<Object>ptr2 = std::move(ptr1); //转移所有权 

make_shared

利用这个模板函数对智能指针进行初始化效率更好

//传统初始化智能指针的写法
std::shared_ptr<Widget> spw(new Widget);
//利用make_shared 函数初始化的写法
auto spw = std::make_shared<Widget>();

• 每个std::shared_ptr都指向一个控制块，控制块包含被指向对象的引用计数以及其他东西。这个控制块的内存是在std::shared_ptr的构造函数中分配的。因此直接使用new，需要一块内存分配给Widget，还要一块内存分配给控制块。
• std::make_shared申请一个单独的内存块来同时存放Widget对象和控制块。这个优化减少了程序的静态大小，因为代码只包含一次内存分配的调用，并且这会加快代码的执行速度，因为内存只分配了一次。另外，使用std::make_shared消除了一些控制块需要记录的信息，这样潜在地减少了程序的总内存占用

18、联合体

• 在查看oc runtime源码发现，原来C++的联合体 union 像结构体一样，可以编写构造函数,有private和public关键字，可以编写方法。。。。。

union aOBJ {
private:
    int value;
public:
    aOBJ(int value = 0){ this->value = value;};
    void say(){  std::cout << "saySomething" << value << std::endl;};
};

19、override关键字

• C++11 中的 override 关键字，可以显式的在派生类中声明，哪些成员函数需要被重写，如果没被重写，则编译器会报错。